УДК 538.975
Т.В. Свистова, А.С. Ханин
СРАВНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ДАТЧИКОВ ГАЗА
Газовые датчики получили широкое применение как в быту, так и на производстве. Они используются для определения наличия различных газов в воздушной среде, а также для измерения их концентрации. Большинство импортных газовых датчиков имеет довольно высокую стоимость, поэтому важно иметь отечественный аналог, не уступающий им по характеристикам.
Целью работы является сравнение динамических характеристик газовых датчиков, разработанных на кафедре полупроводниковой электроники и наноэлектроники ВГТУ, и бюджетных датчиков серии MQ, созданных китайской компанией HANWEI.
Для получения динамических зависимостей газовой чувствительности был проведен следующий эксперимент. После нагрева чувствительного элемента (ЧЭ) до рабочей температуры измеряют его сопротивление ЧЭ (Rв), соответствующее началу отсчета времени. Затем в измерительную камеру, объемом 0,5 л, напускается исследуемый газ известной концентрации. Сопротивление ЧЭ начинает уменьшаться. Уменьшение сопротивления ЧЭ (Rг) фиксируется через равные промежутки времени до тех пор, пока оно не стабилизируется, то есть система датчик - исследуемый газ будет находиться в состоянии равновесия. После этого в измерительную камеру поступает чистый воздух и происходит восстановление сопротивления Rг до исходного значения Rв. Контроль восстановления сопротивления также наблюдается через равные промежутки времени.
Обнаружено, что время установления равновесия в смеси эта- нол-воздух у газовых датчиков серии MQ составляет 17 - 322 секунды в интервале концентраций от 86791.48 до 433987.4 ppm. После удаления датчика из исследуемой смеси исходное сопротивление восстанавливается в течение 49 - 91 секунд. А у отечественного датчика - время установления равновесия 12 - 199 секунд, время восстановления сопротивления 20 - 96 секунд.
15
УДК 621.372
Т.В. Свистова, С.А. Ромасев
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛЕНОК ОКСИДОВ МЕДИ (CuOx) ДЛЯ ДАТЧИКОВ ГАЗОВ
Датчики газов - основные приборы, позволяющие оперативно анализировать воздушное пространство как вокруг человека, так
ив технологической среде. Требования к таким устройствам становятся все жестче, вызывая необходимость разработки новых технологических процессов для получения газочувствительных материалов с нужными характеристиками. Цель данной работы - исследование электрофизических свойств газочувствительных пленок и оценка их пригодности для изготовления датчика, чувствительного к газам.
Приведены экспериментальные результаты синтеза пленок
CuOx, изготовленных методом спрей-пиролиза. Полученные образцы имеют толщину порядка 1,4 мкм и ширину запрещенной зоны 2,1
эВ. Прозрачность пленок составляет более 45 %. Удельное сопротивление пленок CuOx имеет значение 3,29·106 Ом×см.
Изучение температурной зависимости сопротивления пленок
иих газовой чувствительности к парам изопропилового спирта
(32000 ppm) дало возможность выяснить, что пленки CuOх отлично подходят на роль газочувствительного элемента для сенсоров газов. Газовая чувствительность к парам изопропилового спирта в воздухе составляет 1,06 отн. ед.
Пленки оксидов меди также зарекомендовали себя в качестве
чувствительного слоя газовых сенсоров для датчиков аммиака NH3, оксида азота NO2 и сероводорода H2S. Необходимо продолжить работы по определению газовой чувствительности пленок CuOх к парам различных веществ в воздухе при повышенных температурах.
16
УДК 538.975
Т.Г. Меньшикова, М.А. Авдеев
ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ ИСПЫТАНИЙ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ГОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Проведение испытаний на наличие посторонних частиц в подкорпусном пространстве электронных компонентов (ИМС) позволяет своевременно обнаружить изделие, не соответствующее требующим нормам (брак). Осуществить проведение данных испытаний можно благодаря установке ДМТ-141, которая обеспечивает проведение неразрушающих испытаний на контроль посторонних частиц в подкорпусном пространстве полупроводниковых приборов, ИМС, реле и твердотельных дискретных элементов по уровню шума. В основу работы установки положен принцип механического воздействия на испытуемый элемент и анализа уровня шума в диапазоне частот 150 кГц – 160 кГц в подкорпусном пространстве испытуемого образца. Управляемая базовым блоком вибрационная платформа обеспечивает ударное и вибрационное воздействие с заданными параметрами на испытуемый образец. Пьезоэлектрический преобразователь ДМТ-ПЭП01 регистрирует сигналы, создаваемые свободными частицами в подкорпусном пространстве испытуемого образца, преобразует звуковой сигнал соударений частиц внутри корпуса испытуемого образца в электрический сигнал, который затем поступает в усилитель и электрическую схему детектирования базового блока.
Детектирование наличия частицы осуществляется на основании следующей информации во время вибрации: посредством анализа сигнала на экране осциллографа, подключенного к базовому блоку; по акустическому звуку из громкоговорителя (щелчки, треск); по превышению порогового значения (определяется автоматически) по загоранию светодиодного индикатора «НЕ ГОДЕН».
Благодаря данной операции бракованные изделия проще обнаружить ещё на более ранних стадиях исследований, что уменьшает время работы с образцом и время на анализ несоответствия параметров, характеризующее годное изделие.
17
УДК 621.372
Т.Г. Меньшикова, Т.В. Свистова, А.А. Карионова, А.О. Левченко
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОВОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПЛЁНОК
ОКСИДОВ МЕДИ
В современном мире сфера газовой сенсорики становится все более актуальной. Газовые датчики необходимы везде: от контроля состояния помещений на предприятиях до новейших медицинских комплексов. В частности, они используются для предупреждения приступов у людей, болеющих астмой.
Целью работы является разработка технологии изготовления и исследование газовой чувствительности плёнок оксидов меди.
Исходя из условий и поставленной задачи была выбрана технология синтеза плёнок – золь-гель метод.
Согласно выбранной методике, первым этапом стало приготовление основного раствора: использовались гидроксид натрия (NaOH), гидразин гидрат (N2H4∙H2O) и дистиллированная вода в соотношении 1:1:5. После полного смешивания в полученный раствор с постоянным магнитным перемешиванием капали 2 мл 0,1 М раствора Cu2 +. Прозрачный раствор превращался в светло-синий (промежуточный переход), а затем постепенно менял цвет с синего на оранжевый.
По мере увеличения времени перемешивания последующие растворы медленно приобретали коричневый цвет и, наконец, становились черными. Все эксперименты были выполнены при комнатной температуре. В каждой точке реакции полученные осадки промывали дистиллированной водой и этанолом более трех раз, а затем использовали непосредственно в качестве чувствительного материала. Осадки промывали и наносили на подложку окисленного кремния, после чего их высушивали в течение одной недели.
Толщина пленок измерялась на интерференционном микроскопе МИИ-4 и имела величину 300 нм. Спектры оптического пропускания пленок измерялись с помощью спектрофотометра СПЕКС ССП-715-М.
18
УДК 538.975
Е.И. Мещерякова, А.В. Арсентьев
ВЛИЯНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ZnO SnO2
Прозрачные проводящие оксиды (ППО) – это оксиды, которые вобрали в себя способность к оптическому пропусканию и имеют хорошую электропроводимость. Наиболее часто объектами изучения в электронике являются проводящие оксиды олова (SnO2) и цинка (ZnO). Так же данные оксиды являются более используемыми по сравнению с другими.
Получение пленок ZnO и SnO2 с улучшенными свойствами является одной из важных целей исследований и разработок. Тонкие пленки металооксидных полупроводников много лет находили применение при изготовлении солнечных элементов, датчиков газа, полевых транзисторов и в других областях науки и техники.
Наиболее популярными материалами в последнее десятилетие стали ZnO и SnO2. Широкое применение пленок ZnO и SnO2 объясняется тем, что они имеют высокую прозрачность, высокую проводимость и хорошо совместимы с условиями формирования слоев активных полупроводников.
Целью данной работы является исследование структур тонких полупроводниковых пленок на основе ZnO SnO2 в зависимости от методов и условий их формирования, изучение влияния оптического излучения на свойства данных пленок.
Проводилось исследование влияния оптического излучения на чувствительность слоев ZnO и SnO2. Изучены изменения сопротивления чувствительного элемента при изменении света. Так же получено, что оптическая активация поверхности SnO2 повышает газовую чувствительность датчика.
19